智能纺织品新进展 | 智能纺织品的发展历程及分类
发布时间:2024-04-03     浏览次数:100    发布者:Admin

开栏语:智能纺织品市场正逐渐成为全球经济增长的新引擎市场调研公司ReportLinker预测,全球智能纺织品市场预计将从2021年的25.2亿美元增长到2026年的93亿美元,复合年增长率为28.7%,智能纤维的市场规模到2025年可达1300亿美元。未来十年内,在物联网时代,智能纺织品很可能会与人工智能、人机界面和云技术一起改变人类生活。本刊特设智能纺织品新进展专栏,以期通过全面的介绍,让读者对智能纺织品有更深入的了解。

“智能纺织品”始于20世纪60年代形状记忆材料概念和70年代智能聚合物凝胶概念的提出;“智能材料”一词则是1989年由日本Toshiyoshi Takagi教授提出,其是将信息科学的内容与材料的结构和功能相结合的一种材料新构思。电子半导体器件于2000年首次在纺织材料领域被使用,被称为电子纺织品。电子纺织品是一个旨在将电子产品和纺织品相结合的技术领域,将电子产品的功能和连接性与纺织品的外形、舒适性和普遍性结合起来。其中的重点是突出电子产品和纺织品相结合的好处,如何使“笨重”和“刚性”的电子产品变得“舒适”和“可穿戴”;“被动”和“哑”纺织品变得“智能”和“实用”。因此,在狭义上,电子纺织品便是智能纺织品的代名词,也有学者称其为电子信息智能纺织品。在过去的二十多年里,人们一致地努力将这种电子产品与纺织品结合的技术商业化,数百家公司积极参与电子信息智能纺织品的开发和商业化。

智能纺织品开发热潮始于20世纪90年代中期,由史蒂夫·曼恩领导的麻省理工学院的研究人员开始开发一种可穿戴计算机,它由传统的计算机硬件连接到纺织品上并携带在人体上。在过去的20年里,纳米技术和制造方法的进步对大面积柔性和可拉伸电子信息智能纺织品产生了巨大的影响。纳米技术为具有额外特征的智能纺织品的快速发展做出了重大贡献,以增加其商业价值。目前,传统的电子元件,如导电纱线和电线、集成电路、传感器、发光二极管(LED)和电源嵌入到服装中,用于健康和健身的需求很高。自电子信息智能纺织品时代开始以来,已经展示了将电子产品集成到纺织品中的各种方法,目前分为四个典型阶段。

 

电子信息智能纺织品发展概况

从广义上来看,“智能纺织品”一词是一个较为宽泛的、不太明确的概念。目前而言,智能纺织品通常是指贯穿纺织、电子、信息、生物、医学、新能源等多学科综合技术,能够感知人体与环境信号变化,并通过反馈机制主动做出响应,同时保留传统纺织品固有风格和技术特征的一类新型纺织品。智能纺织品的分类方法众多,并未有统一的分类方法,只能粗浅地分类。一般按照对外界刺激所反应的方式,智能纺织品大致可分为被动智能纺织品(Passive Smart Textiles,又称为消极智能纺织品)、主动智能纺织品(Active Smart Textiles,又称为积极智能纺织品)和高级智能纺织品(Very Smart Textiles,又称为超级智能纺织品或自适应智能纺织品)。

被动智能纺织品为第一代智能纺织品,具有快速感知外界环境的变化或刺激的能力,但不能根据环境条件调整自身特性。如防紫外线服装、抗菌织物纺织品、陶瓷涂层织物纺织品、导光织物等。事实上,被动智能纺织品仍不属于严格意义上的智能纺织品范畴,更准确应该将其归为功能性纺织品。

主动智能纺织品为第二代智能纺织品,其结合传感器和执行器来传递内部特性。主动智能纺织品不仅可以感知外界环境的变化或刺激,还可以对外界的变化做出相应的反应,如形状记忆纺织品、相变储热服装、光致/热致变色纺织品等。

超级智能纺织品具有主动和被动智能纺织品的特点,并额外具有适应刺激的功能。其为第三代智能纺织品,涉及通信、传感、人工智能、生物等高科技学科。它能感知外界环境的变化或刺激,并做出相应的反应,并通过自我调节来适应外界环境。目前,超级智能纺织品仍处于起步阶段,有待进一步的研究。

 

(来源:纺织导报)

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